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海水制氢“破冰”时间：2023-02-02 近期，国内海水制氢领域传来一系列利好事件，比如国内首例集滩涂光伏储能海水制氢一体化项目在大连正式开工，图灵科创发布高效海水电解制氢设备及创新能源利用解决方案，东方电气与大学科研团队签订海水直接制氢产业化合作协议等。 多名业内人士向高工氢电表示，海水制氢是一项极具前景的制氢技术，国内海水制氢发展已然破冰，但鉴于目前还有诸多技术难题有待解决，要实现产业化还有相当长的一段路要走。 海水制氢项目纷纷启动 海水制氢可分为海水直接制氢和海水间接制氢两种不同的技术路线。目前国内外海水制氢示范项目中，大多采用将海水淡化电解制氢的间接制氢路线，海水直接制氢还处于试验阶段。从进展来看，大多数海水制氢项目都是小规模试点，处于拟建或在建阶段。 2022年以来，国内企业正加快在海水制氢领域的布局。11月15日，图灵科创高效海水/碱水电解制氢设备及创新能源利用解决方案首次亮相。其自研的镍基锰化合物电极能够在海水中稳定高效工作，消除目前电解槽行业对纯水的高度依赖，大幅提高制氢设备的环境普适性。 11月30日，明阳集团东方CZ9海上风电场示范项目动工，这是海南首个海洋能源立体开发示范项目，将建设成面向无补贴时代“海上风电+海洋牧场+海水制氢”立体化海洋能源创新开发示范项目。 12月16日，东方电气股份有限公司、东方电气（福建）创新研究院有限公司与四川大学／深圳大学谢和平院士团队在深圳签署“海水无淡化原位直接电解制氢原创技术中试和产业化推广应用”的四方合作协议，将分三步走战略推动海水直接电解制氢技术走向产业化。 2023年1月28日，大连市普兰店区海水制氢产业一体化示范项目正式开工。该项目计划于今年10月1日正式建成投产，形成年发电量1.37亿千瓦时绿电和年产2000吨的新能源绿氢产能，并在未来三年计划累计投资约30亿元，逐步形成500兆瓦新能源发电、10000吨绿氢的产业规模。 相比国内，早在2019年，国外企业就开始启动海水制氢项目。荷兰海王星能源公司2019年参与建立了全球首个海上绿氢试点项目PosHYdon，该项目由海上风力涡轮机产生的电力为制氢装置提供动力，将海水转化为软化水，然后通过电解装置电解为氢气和氧气。项目已于2021年7月开始生产氢气，每天最多可产生500公斤的绿色氢气。 2020年初，海上风电+制氢Gigastack项目2020年初获得英国政府750万英镑的财政补贴，由世界最大的海上风电开发商Orsted运营；2020年12月，西门子歌美飒在丹麦启动了全球首个以“孤岛模式”运行的风电制氢试点项目Brande Hydrogen，并于2021年1月开始运行。 2022年，英国政府向环境资源管理公司(ERM)提供了860万英镑(1010万欧元)的资金，用于ERM Dolpyn浮式海风制氢项目，试验2023年期间在海上浮动海洋环境中从海水中生产电解氢的系统，并在2025年之前开发商业规模的示范系统；9月，法国氢技术公司 Lhyfe 启动了其 Sealhyfe 海上制氢平台项目，该平台同时结合了太阳能、风能和波浪能，通过电解海水以获得可再生的绿色氢气。 整体来看，海水制氢的发展潜力正吸引着国内外企业不断投入与布局，海水制氢在实验室走向产业化的路程上迈出了坚实的一步。 哪些挑战需要克服？ 海水制氢作为极具发展前景的制氢技术，主要有两大优势：一方面，海上制氢平台可作为能源的长期储存或精细化学品的生产场所，能让绿色能源与化工生产系统紧密结合；另一方面，海上制氢平台也可以解决深远海可再生电力消纳问题，利用可再生电力就地制氢、制绿氨，或许会成为未来深远海可再生能源的主要应用方式。 “海水制氢是未来很重要的技术发展方向，具有非常好的应用前景。”一名制氢设备企业高层认为，海水制氢能很好地利用沿海城市的海水资源，产出清洁优质的氢气。 虽然海水制氢技术得到了良好的进展，但其研究还不够深入，要想实现商业化运营，仍然面临着一些关键性挑战： 1、海水对电解槽的腐蚀。海水的成分复杂，如溶解的离子、细菌、杂质等，会对电解槽部件产生腐蚀；2、海水中杂质会导致催化剂失活。杂质会在离子交换膜和催化剂表面的沉积黏附，导致离子通道以及催化活性位点的堵塞，使得催化剂快速失活；3、海水电解效率低。海水中的氢离子以及氢氧根离子浓度很低，在电解过程中其传质速率缓慢，使得电解效率较低。 如何克服这些挑战？业内已有科研团队提出了解决方案。中国工程院院士谢和平及其科研团队从物理力学与电化学相结合的全新思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术，该技术在隔绝海水离子同时能实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢。 该团队的海水直接制氢技术已经计划在2月于福清县启动中试示范验证，将科研成果走出实验室，进一步推动海水制氢技术的迭代升级。 需正视的是，技术的成熟需要时间。业内人士认为，未来三年内，海水制氢实现产业化还不现实，企业还需要通过海水制氢项目的示范运营，去积累更多的数据来攻关技术难题，推进产业化。 面向未来，随着海水制氢产业链在制氢、储氢、运氢等各个环节的不断完善，海水制氢有望为相关产业带来广阔的发展空间，带动海工装备、电解槽、海洋清洁能源、海上交通等多个领域的发展，产生巨大的经济效益。 |
